PMMA含量对PMMA_PAN_CNT体系导电性能的影响_毕业设计.docx

毕业设计（论文）题目名称：pmma含量对pmmapancnt体系导电性能的影响 院系名称：材料与化工学院班 级：高分子092学 号：200901544223学生姓名：刘增 指导教师：曲良俊 潘玮2013 年5 月1中原工学院毕业设计论文论文编号：200901544223effect of pmma content on the conductivity of pmma / pan / cnt system题目名称：pmma含量对pmmapancnt体系导电性能的影响院系名称：材料与化工学院班 级：高分子092学 号：200901544223学生姓名：刘 增指导教师：曲良俊 潘玮 2013 年 5月pmma含量对pmmapancnt体系导电性能的影响摘 要 通过常规的溶液法制备的碳纳米管聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯腈复合材料，改变复合材料中pmma含量然后用红外，透镜，扫描电镜以及探针导电测试其结构，热力学性能，分散性能等。结果表明，当碳纳米管含量一定时，改变复合材料中pmma含量对其结构，热力学性能，导电性，及一些物理性能有显著的影响。关键词：碳纳米管，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，结构性能，导电，分散effect of pmma content on the conductivity of pmma / pan / cnt systemabstractwe change the content of pmma in cnt/pmma/pan composite prepared by conventional solution method and then use infrared, lens, mechanical properties of scanning electron microscope and probe conductivity test its structure, properties, dispersion. the results show that, when the content of cnt is certain, changing the content of pmma in the composite material has obviously influence on the structure, mechanical properties, electrical conductivity and some physical properties of the composite material.keywords: carbon nanotubes，polymethyl methacrylate，polyacrylonitrile，structural properities，electrical，conductivity，dispersion中原工学院毕业设计论文目录1绪论21.1研究本课题的目的及意义21.2国内外研究现状21.2.1导电高分子材料复合型导电高分子材料21.2.2碳纳米管结构和性能441.2.3碳纳米管/高分子导电复合材料的制备方法41.2.4碳纳米管/聚合物体系导电机理61.3本课题研究意义82实验部分102.1试验试剂及原料102.2试验仪器102.3试验计算112.4 试验过程123试验结果分析与讨论133.1透射电镜分析133.2红外光谱分析133.3导电率测试143.4热分析曲线分析174结论19参考文献20致谢221绪论1.1研究本课题的目的及意义80年代以来,作为高分子材料发展的一个新领域,导电高分子材料的研究与开发已成为功能高分子材料研究的一个重要方面。有关聚合物，碳纳米管复合材料的研究非常活跃 。碳纳米管具有高的长径比，其结构类似纤维，因而它的渗流阈值低，微量的碳纳米管就可形成导电通路，所以将碳纳米管加入到聚合物中可大大提高聚合物复合材料的导电性能。聚合物mwnt导电复合材料是将碳纳米管产业化的一个重要途径，具有重大的理论和实际意义。首先是改善碳纳米管在聚合物基体中的分散状态，深入研究其在聚合物基体中的取向对复合材料性能的影响，目的都是为了在尽量低的电渗流阈值下，使复合材料的电性能和力学、光学性能得到最优结合。化学修饰法能提高cnts在聚合物中的分散性，但导电性会不会由此造成损害尚属未知。由于cnts分散和与基体界面的结合问题始终没有得到彻底的解决，尚未有成熟的理论来解释mwnt和聚合物之间的相互作用机理，目前材料的一些性能还远达不到理想水平。其次，导电填料在聚合物共混体系中的不均匀分布现象对复合材料电学性能和力学性能有重大影响，对碳黑以及碳纤维在聚合物共混体系中的选择性富集现象已有成熟的研究，但对碳纳米管填充聚合物共混体系中这种现象研究甚少。1.2国内外研究现状1.2.1导电高分子材料复合型导电高分子材料长期以来,高分子材料由于具有良好的机械性能,作为结构材料得到广泛的应用。关于电性能,人们一直只利用高分子材料的介电性,将其作为电绝缘材料使用。而它的导电性的发现、研究及开发则比较晚,直到1977年才发现了第一个导电有机聚合物掺杂型聚乙炔,它具有类似金属的电导率。其后世界各国大批科学家相继研究导电高分子材料,成为高分子材料中非常活跃的一个领域1。导电高分子材料按导电原理分为复合型导电高分子和结构型导电高分子两大类。所谓结构型导电高分子是高分子本身结构显示导电性,通过离子或电子而导电。复合型导电高分子材料是通过在一般高分子中加入各种导电填料、添加剂,采用分散复合、层积复合、使其表面形成导电膜等方法制成。它的导电机理比较复杂。一般可分为导电回路如何形成以及回路形成后如何导电两个方面。对于第一个方面,人们是从导电渗滤现象开始研究的。大量的实验研究结果表明,当复合体系中导电填料的含量增加到某一临界含量时,体系的电阻率急剧降低,电阻率导电填料含量曲线上出现一个狭窄的突变区域, 在此区域中,导电填料含量的任何细微变化均会导致电阻率的显著改变,这种现象通常称为“渗滤”现象(pereolation phenomenon) ,在突变区域之后,体系电阻率随导电填料含量的变化又恢复平缓。为了解释复合型导电高分子的导电渗杂现象, 人们提出了各种不同的理论。其中较为成功的理论是miy asaka等人提出的热力学理论。该理论认为高分子树脂基体与导电填料之间的界面效应对复合体系中导电回路的形成具有很大的影响。在复合型导电高分子材料的制备过程中,导电填料粒子的自由表面变成湿润的界面,形成聚合物填料界面层,体系产生了界面能过剩,随着导电填料含量的增加,聚合物填料的界面能过剩不断增大。当体系界面能过剩达到一个与聚合物种类无关的普适常数之后,导电粒子开始形成导电网络,宏观上表现为体系的电阻率突降。复合型导电高分子材料是在通用树脂中加入导电填料、添加剂,采用一定的成型方法而制得的。添加剂有抗氧剂、固化剂、溶剂、润滑剂等。复合型导电高分子的分类主要按基体树脂和导电填料的组合来定。(1)基体树脂2主要有:聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)、聚氯乙烯、abs、聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚碳酸酯、酚醛树脂、环氧树脂、有机硅、聚酰亚胺、聚丙烯酸酯等。(2)导电填料3主要有:金属粉(金、银、铜、镍)、金属纤维(铝纤维、黄铜纤维、铁纤维、不锈钢纤维等)、碳黑、石墨、碳纤维、镀金属玻璃纤维、镀银中空玻璃微球、碳黑接枝聚合物、金属氧化物、金属盐等。填料有球状、薄片状、树枝状、针状、带状、网状、纤维状等。薄片状比球状更有利于增大导电粒子间的相互接触。在一般情况下 ,导电粒子越小越好,但必须有一个适当的分布幅度,以获得紧密堆积,增大接触面积,提高导电能力。1.2.2碳纳米管结构和性能4碳纳米管可看成是由石墨片层绕中心轴按一定的螺旋度卷曲而成的管状物,管子两端一般也是由含五边形的半球面网格封口。碳纳米管中每个碳原子和相邻的3个碳原子相连,形成六角形网格结构,因此碳纳米管中的碳原子以sp2杂化为主,但碳纳米管中六角形网格结构会产生一定的弯曲，形成空间拓扑结构,其中可形成一定的sp3杂化键,所以它是以sp2杂化为主,也含有一定的sp3杂化。直径较小的碳纳米管曲率较大,sp3杂化的比例也大,反之,sp3杂化的比例较小,碳纳米管的形变也会改变sp2和sp3杂化的比例。碳纳米管一般由单层或多层组成,相应地称为单壁碳纳米管(swcnt)和多壁碳纳米管(mwcnt)。单壁碳纳米管的直径在零点几纳米到几纳米之间,长度可达几十微米,多壁碳纳米管直径在几纳米到几十纳米之间,长度却可达几毫米,层与层之间保持固定的间距,与石墨的层间距相当,约为0.34nm。多壁碳纳米管结构复杂,不易确定,单壁碳纳米管结构相对简单,理论上已有较深入的研究。碳纳米管的晶体结构为密排六方(hcp),a=0.24568nm,c=0.6852nm,c/a=2.786,与石墨相比,a值稍小而c值稍大, 表明碳纳米管同一层碳管内原子间有更强的键合力和极高的同轴向性,是一个在管轴方向具有周期性的一维晶体,可被看成理想的一维材料。1.2.3碳纳米管/高分子导电复合材料的制备方法复合材料是由两种或多种物质混合制成的，它们在复合后所表现出来的性能是各组分单独存在时所不具备的。目前制备碳纳米管高分子复合导电材料的方法主要有：熔融混合法、原位聚合法、溶液混合法等5,6,7。熔融混合法：熔融混合法是使用常规的加工方法如挤出、密炼，将碳纳米管与熔融的热塑性聚合物相混合的方法。在共混时，增大混合时的剪切速度、延长混合时间均有利于提高碳纳米管在基体中的分散程度；如果再延长流道，将能得到碳纳米管排列有序的复合材料。熔融混合法具有无需溶剂，无溶剂残留，加工速度快、方便，易于实现商业化生产的优点。mcnalllya等使用微型双螺杆共混仪共混，制备了含量0.1wt到10wt的mwntpe复合材料，复合材料的渗滤阈值约为7.5 wt。赵东宇等采用溶液共混法，制各了mwntldpe薄膜，然后将薄膜投入到密炼机中进行熔融共混，得到的mwntldpe复合材料的渗滤阈值在10 wt至l5wt%之间。李文春等备了mwnthdpe复合材料，研究发现随着mwnt填充质量分数的增加，复体系的导电率随之增加，在质量分数达到约3时，电阻率发生突变，复合体系由绝缘变为半导体状态；ptc效应研究发现mwnthdpe体系存在特殊的v形温度系数特性，即当mwnt质量分数超过渗滤阈值后，体系的电阻率随温度的升高先下降，出现负温度系数特性，然后才出现通常的正温度系数特性，且具有很好的循环稳定性。原位聚合法：原位聚合法是先将碳纳米管与聚合物单体均匀分散，再引发单体聚合从而生成复合材料的过程。在反应中可以利用碳纳米管的兀键或其表面的官能团参与聚合达到与有机相复合的目的。park等以aibn为引发剂，采用原位聚合法制备了mwntpmma复合材料，当mwnt的含量为1wt时，复合材料的导电率与纯pmma相比，提高了9个数量级。范凌云等使用原位聚合法制取了mwntpmma复合材料，研究了不同的表面活性剂对复合材料导电性能的影响。徐化明采用原位聚合的方法合成的pmma/acnt(alignedcarbonnanotube，简称acnt)复合材料，得到的复合材料的导电率相对于pmma提高了18个数量级，而且纵向导电率与横向导电率不同，约为后者的4倍。barraza等用微乳液聚合法制备了swntps复合材料，其中由于碳纳米管表面形成了吸附层从而提高了其分散效果，复合材料的溶解性提高，而且在swnt的含量达到8.5wt时，电阻率从1016cm低到106cm。原位聚合法可以较容易地实现碳纳米管在复合材料中的均匀分散，而且聚合物一次聚合成型，不需热加工，避免了由此产生的降解。但是碳纳米管化学修饰后形成的基团可能会影响聚合物的分子量：聚合的过程较为繁琐，对于工厂来说，成本较高，而对于实验室来说，产量难以提高。溶液混合法：溶液混合法是指将聚合物和碳纳米管均匀分散于一定的溶剂中，然后使溶剂挥发，从而得到复合材料的方法。其优势在于它提供了一个低粘度的环境，有利于碳纳米管的分散，因此它在高分子基复合材料的制备和加工中应用较广。safadi等将mwnt加入聚苯乙烯(ps)的甲苯溶液中，然后通过旋涂的方法制备mwntps复合膜，实验结果表明，渗滤阈值小于0.5- 1。kota等使用溶液法制备得到了mwntps复合材料，发现在含有2 wt的mwnt时，复合材料的导电率有了明显的提高。赵金安将mwnt加入到dmf中，超声后加入ps，继续超声处理，然后将混合溶液干燥，对得到的mwntps复合材料的导电性能研究表明，复合材料的渗滤阈值低于5 wt。biercuk等将环氧树脂溶解于用超声波处理过的碳纳米管悬浮液中，然后将溶剂蒸发并使环氧树脂交联，得到碳纳米管分散良好的复合材料，得到的材料渗滤阈值在0.1 wt-2 wt之间。shaffer等应用水溶液体系，将碳纳米管分散于水中并与聚乙烯醇的水溶液混合，然后浇注可以得到pva薄膜，对其导电性测试的表明该材料的渗滤阈值在5 wt到10 wt之间。李相美等研究发现，加入碳纳米管后，cntppa复合材料的导电率增加，而且随碳纳米管含量的增加，导电率也相应升高。cntppa复合材料的渗滤阈值为3vol，达极限导电率(0.04sm)所需的碳纳米管的含量为25vol；而对ppa进行磺化处理后制得的复合材料阈值为2vo1，达到极限导电率(0.14sm)时所需的碳纳米管含量为25vol。溶液混合法需使用溶剂，特别是有机溶剂，溶剂的回收以及其本身将大大地提高生产成本，并且残留的溶剂也会影响材料的性能。因此，并不是环境友好的方法。而且，在溶剂增发的过程中，碳纳米管将会在溶剂挥发的过程中聚集，会影响后续成品中碳纳米管的分散。1.2.4碳纳米管/聚合物体系导电机理解释聚合物基导电复合材料导电性的理论较多，其中比较重要的有三种，即渗流理论、导电通道学说和隧道效应学说。渗流理论：从机理角度来看，填充型高分子导电复合材料之所以可以导电，是因为基体中导电填料之间的长程关联性提供了电子输运的网络。这种长程关联并非在加入导电填料时立即出现，而是随着填料浓度或某种密度的增加而突然发生。物理学家将这种无序系统中由相互关联程度变化所引起的效应定义为渗流效应，即在渗流阈值处8，体系的某种性质发生突变。如对于碳纳米管/聚合物导电复合材料来说，当碳纳米管的含量达到某一临界值（即渗流阈值）时，即可实现复合材料由绝缘体向导电体的转化。对于由碳纳米管与两种不同表面张力的聚合物所构成的不溶混共混体系，一种双渗流效应。由于两种聚合物的表面张力不同，对碳纳米管粒子的吸附能力也不同使碳纳米管粒子在两种聚合物中呈现不均匀分布，通常碳纳米管粒子主要位于表面张力较低的聚合物相内和两种聚合物的界面处。通过调节两种聚合物的比例，可使这种具有双渗流结构的复合材料在很低的碳纳米管含量下实现绝缘体向导电体的转变9。导电通道学10说：当复合材料中碳纳米管含量较高时，碳纳米管粒子之间的距离很近，碳纳米管粒子被连接而形成导电通道或导电网络，此时电子可以在导电通道中自由流动并且遵守欧姆定律，复合材料具有良好的导电性能。隧道效应学说：隧道效应是由微观粒子波动性所确定的量子效应，又称势垒贯穿。考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的，按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。理论计算表明，对于能量为几电子伏的电子，方势垒的能量也是几电子伏，当势垒宽度为1埃时，粒子的透射概率达零点几；而当势垒宽度为10埃时，粒子透射概率减小到10-10，已微乎其微。可见隧道效应是一种微观世界的量子效应，对于宏观现象，实际上不可能发生。隧道效应是理解许多自然现象的基础11,12。渗流理论主要是解释电阻率填料浓度的关系，它不涉及导电本质，只是从宏观角度来解释复合物的导电现象13，侧重说明复合导电高分子材料中导电通路怎样形成。相比渗流理论，导电通道学说与隧道效应学说涉及导电本质，侧重说明导电通路形成后是怎样导电的，另外，二者存在很强的互补性。因此有人提出导电通道与隧道效应两种导电机制在复合材料中同时起作用，只不过不同碳纳米管质量分数区域内，其中一种占主导地位。除上述三种主要导电机理外，还有电场发射理论14,15，但研究较少。有学者认为由于界面效应的存在，当电压增加到一定值后，导电粒子间产生的强电场引发了发射电场，使电子越过能垒产生电流，导致材料电阻呈电压电流非欧姆特性。有学者将其归为隧道效应的一种特殊情况。1.3本课题研究意义目前, 各国在实验上对碳纳米管的研究方兴未艾,并都取得了一定的成就,美国发明了纳米秤,日本制成了铂填充的碳纳米管,德国制备出直径为1nm的碳纳米管。我国个别研究成果虽然走在了世界最前沿,如合成出世界最长的碳纳米管、高质量碳纳米管储氢的研究等,但在纳米科技领域的总体水平与美日欧相比,差距还很大。目前,各国面临以下两个共同问题16,使得碳纳米管不能真正得到工业应用。如何实现高质量碳纳米管的连续批量工业化生产。碳纳米管制备现状大致是:多壁碳纳米管能较大量生产,单壁碳纳米管多数处于实验室研制阶段,某些制备方法得到的碳纳米管生长机理还不明确,对碳纳米管的结构(管径、管长、螺旋度、壁厚、管表面石墨碳的结晶度等)还不能做到任意调节和控制,影响碳纳米管的产量、质量及产率的因素太多(如催化剂颗粒的大小、碳源的种类、温度、混合气体的种类及比例等) ,使制得的碳纳米管都存在杂质高、产率低等缺点,还没有高效的纯化碳纳米管的方法。如何更深入研究碳纳米管实际应用问题。例如,在常温常压下如何解析氢气及加快其储氢放氢速度。如何提高碳纳米管吸附容量的稳定性和吸附压力的敏感性。再如,怎样才能制备出性能更为优异或能预期其性能的碳纳米管复合材料。碳纳米管具有高的长径比，其结构类似纤维，因而它的渗流阈值低，微量的碳纳米管就可形成导电通路，所以将碳纳米管加入到聚合物中可大大提高聚合物复合材料的导电性能17,18。聚合物mwnt导电复合材料是将碳纳米管产业化的一个重要途径，具有重大的理论和实际意义。首先是改善碳纳米管在聚合物基体中的分散状态，深入研究其在聚合物基体中的取向对复合材料性能的影响，目的都是为了在尽量低的电渗流阈值下，使复合材料的电性能和力学、光学性能得到最优结合。化学修饰法能提高cnts在聚合物中的分散性19，但导电性会不会由此造成损害尚属未知。由于cnts分散和与基体界面的结合问题始终没有得到彻底的解决，尚未有成熟的理论来解释mwnt和聚合物之间的相互作用机理，目前材料的一些性能还远达不到理想水平。其次，导电填料在聚合物共混体系中的不均匀分布现象对复合材料电学性能和力学性能有重大影响，对碳黑以及碳纤维在聚合物共混体系中的选择性富集现象已有成熟的研究，但对碳纳米管填充聚合物共混体系中这种现象研究甚少。20尽管目前其生产与应用还存在许多问题,但具有独特性能的碳纳米管作为一种最具市场潜力的新兴纳米技术已成为科技界关注的焦点,一旦其制备技术取得突破及其应用获得深入研究与市场开发,必将带动整个纳米技术的发展,同时也必将带动一系列相关高科技产业的兴起,引发一场新科技革命,那时肯定会在各个领域中产重大而深远的影响, 给整个社会带来巨大的利益21。2实验部分2.1试验试剂及原料聚丙烯腈（pan）:白色粉末状固体，溶于dmf聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）：无色,可溶于dmf二甲基甲酰胺（dmf）：无色易挥发性液体碳纳米管（cnt）：黑色粉末固体2.2试验仪器dzx-3型（6020b）真空干燥箱 上海福玛实验设备有限公司水热反应斧 实验室订制jk-3200db型数控超声波清洁器 合肥金尼克机械制造有限公司auy220电子天平 岛津制作所rts-8四探针测试仪 广州四探针科技ir200红外光谱仪 上海市道墟星峰仪器厂红外快速干燥箱 上海市道墟星峰仪器厂dsc822e差示扫描量热仪 梅特勒托利多仪器（上海）有限公司图1 dzx-3型（6020b）真空干燥箱图2 jk-3200db型数控超声波图3 rts-8四探针测试仪图4 ir200红外光谱仪2.3试验计算试验分四组完成，取总重量为30g，溶剂选用dmf，为25.5g，固含量为4.5g，cnt的含量为5%,即为0.225g，取聚甲基丙酸甲酯/聚丙烯腈分别为80/20、60/40、20/80、50/50，所以每次二者的加入量每次分别为3.42g、0.855g；2.565g、1.71g；0.855g、3.42g；2.1375g、2.1375g。药品重量一览表药品第一组第二组第三组第四组pmma3.422.5650.8552.1375pan0.8551.713.422.1375dmf25.5cnt0.2552.4 试验过程1, 检查洗涤烘干仪器;2, 按照要求用电子天平分别称取dmf 25.5g四份和cnt0.225g四份，再分别加入到锥形瓶中，编号1、2、3、4；3, 按照编号把锥形瓶放在温度为40左右的jk-3200db型数控超声波清洁器中2-3个小时，直到碳纳米管完全分散在dmf中；4, 然后按照要求分别称取聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈质量为（3.42g，0.855g）、（2.565g，1.71g）、（0.855g，3.42g）、（2.1375g，2.1375g），分别加入到锥形瓶中，然后放在温度为70左右的水热反应斧反应3-4个小时，到聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯腈完全溶解在dmf；5, 把反应的产物做膜，然后放在通风处直到完全风干；6, 通过透射电镜图，红外光谱，四探针测电仪，热分析图表征产物的性能；3试验结果分析与讨论3.1透射电镜分析把实验样品分别在透射电镜下观察如图5、6、7、8对于cnt的分散性，我们假设几种情况：1 单一分散在其中一相体系;2 分散在两相体系当中，一相多，一相少;3均匀的分散在两相体系中。由于pan的极性强于pmma，猜测cnt在pmma/pan/cnt体系中选择性的分散在pan中22。图5 pmma/pan=20/80 图6 pmma/pan=50/50图7 pmma/pan=60/40 图8 pmma/pan=80/20由图5和图8来看，cnt应该选择性的分散在pan中3.2红外光谱分析红外光谱图综合分析如下：图9 红外综合分析图在红外谱图中，2948cm-1、2997cm-1处是ch键的伸缩振动23，说明脱氢不完全；2240cm-1处是cn键的伸缩振动，说明有环化反应；1731cm-1处是羰基和羧基的伸缩振动合频，说明反应不完全，有分解残余。在相同温度，仪器，测试条件下，通过红外分析，我们还可以看到随着复合材料中pmma的含量的增加，吸收峰的位置并无较大的变化，说明对其官能团的位置影响不大，同时可以看到光吸收量（吸光度）经过一个先降低，在升高，后降低的过程24。3.3导电率测试温度:13 湿度:26%rh pmma/pan=20/80薄圆片(厚度4)电阻率晶片 标识 量程 (a) 电流 (a)探针平均间距(mm)直径 (mm)直径修正因子厚度(mm) 厚度修 正因子探针间距修正因子00110.03581.000254.470.0801.00001.000测试数据点数x(mm)y(mm)正向电压(mv)反向电压(mv)电阻率 kcm电导率(s/cm)日期时间1005.040.522.783.60e-42012-12-3012:34:302009.344.877.111.41e-42012-12-3012:35:263008.143.655.901.69e-42012-12-3012:36:494008.714.396.551.53e-42012-12-3012:37:285005.771.403.592.79e-42012-12-3012:38:156007.472.885.181.93e-42012-12-3012:35:59分析数据（电阻率）最大最小平均最大百分变化径向不均匀度平均百分变化7.112.785.185155.76%87.56%温度:13 湿度:26%rh pmma/pan=50/50薄圆片(厚度4)电阻率晶片 标识 量程 (a) 电流 (a)探针平均间距(mm)直径 (mm)直径修正因子厚度(mm) 厚度修 正因子探针间距修正因子00110.08951.000254.4750.2001.00001.000测试数据点数x(mm)y(mm)正向电压(mv)反向电压(mv)电阻率 kcm电导率(s/cm)日期时间10041.0640.0840.572.46e-52012-12-3013:16:2120037.8338.0637.952.64e-52012-12-3013:13:4430023.7533.3028.533.51e-52012-12-3013:14:244004.6534.3519.505.13e-52012-12-3013:15:0650042.9410.9026.923.71e-52012-12-3013:15:43分析数据（电阻率）最大最小平均最大百分变化径向不均匀度平均百分变化40.5719.5030.694108.05%70.15%温度:13 湿度:26%rh pmma/pan=60/40薄圆片(厚度4)电阻率晶片 标识 量程 (a) 电流 (a)探针平均间距(mm)直径 (mm)直径修正因子厚度(mm) 厚度修 正因子探针间距修正因子001100.7171.000284.4830.1601.00001.000测试数据点数x(mm)y(mm)正向电压(mv)反向电压(mv)电阻率 kcm电导率(s/cm)日期时间1008.852.950.5901.69e-32012-12-3012:54:282000.1017.760.8931.12e-32012-12-3012:54:4730016.920.520.8721.15e-32012-12-3012:53:154009.163.830.6501.54e-32012-12-3012:53:335008.069.270.8671.15e-32012-12-3012:53:49分析数据（电阻率）最大最小平均最大百分变化径向不均匀度平均百分变化0.8930.5900.774451.36%40.86%温度:13 湿度:26%rh pmma/pan=80/20薄圆片(厚度4)电阻率晶片 标识 量程 (a) 电流 (a)探针平均间距(mm)直径 (mm)直径修正因子厚度(mm) 厚度修 正因子探针间距修正因子00110.05801.000244.650.1301.00001.000测试数据点数x(mm)y(mm)正向电压(mv)反向电压(mv)电阻率 kcm电导率(s/cm)日期时间10020.8111.9916.406.10e-52012-12-3013:18:4220032.2828.4230.353.29e-52012-12-3013:21:5730012.3117.2714.796.76e-52012-12-3013:19:5840018.2319.8619.055.25e-52012-12-3013:20:3750019.4561.9140.682.46e-52012-12-3013:21:16分析数据（电阻率）最大最小平均最大百分变化径向不均匀度平均百分变化40.6814.7924.254175.05%93.35%图10 电导率变化图从图10可以看出，在相同条件下测得的不同pmma加入量的导电性在pmma/pan=60/40时，电阻率最小，电导率最大。在pmma/pan=50/50时，电阻率最大，电导率最小，随着pmma含量的增加，复合材料的导电性并不是呈现线性变化而是先减小，再增加，随着pmma含量进一步增加，复合材料的导电性反而又减小了，在pmma/pan=60/40有最大电导率。3.4热分析曲线分析图11 pmma/pan=20/80图12 pmma/pan=50/50图13 pmma/pan=60/40图14 pmma/pan=80/20由dsc曲线可以看出随着pmma的含量的增加，复合材料的熔点越来越高，复合材料的热稳定性得到显著改善25。4结论1. 当两种聚合物极性差别很大，碳纳米管选择性地分散在强极性聚合物中。碳纳米管在pmma/pan两相体系中的分散效果为选择性的分散在其中一相体系中，而由于pan的强极性效果，使其选择性的分散在pan中。2. 随着pmma在pmma/pan/cnt体系中含量逐渐增加，该复合材料的导电性能并不是呈现线性变化，而是先减小，后增加，再减小。当pmma/pan=60/40时，具有最高导电率。3. 随着pmma在pmma/pan/cnt体系中含量逐渐增加，对其官能团的位置并无较大影响。4. 随着pmma在pmma/pan/cnt体系中含量逐渐增加，该复合材料的热稳定性得到改善。参考文献1张雄伟,黄锐.分子复合导电材料及其应用发展趋势功能材料j.994,25(6).2贾志杰,徐才录,梁吉,等.关于尼龙-6p碳纳米管复合材料的研究j.新型炭材料,1999,14(2).3张辉.纳米碳管的表面修饰及其复合材料的电学性能研究d.沈阳中科院金属研究所，2006.4saito r,dresselhaus ms,dresselhaus g.physical properties of carbon nanotubes.london:i-mperial college press,1998.5方芳，张清华，陈大俊，等碳纳米管聚苯乙烯复合材料的制备及导电性能研究j功能材料，2007，38(4)：659-6616钟代英.导电高分子材料j.西安邮电学院学报，1996,710061.7张洪生，张艳辉.复合型导电高分子材料j.中国石油和化工标准与质量,2005,163713.8曹伟,宋雪梅,王波,严辉.碳纳米管的研究进展j.北京工业大学材料科学与工程学院,北京 100 9张雄伟，黄锐高分子复合导电材料及其应用发展趋势j功能材料，1994，25(6)：492-499102 iijima shelical microtubules ofgraphite carbonjnature，1991，354：56-5811thostenson e tren z f，chou t wadvances in the science and technology of car-bon nanotubes and t11eir composites：a reviewjcomposites science and technology,2001，61：1899191212fischer j e，dal h，thess丸etcmetallic resistivity in crystalline ropes of single-wall carbon nanotubcs明phys rev b，1997，55：4921-492413dai h j，wong e w：lieber c mprobing electrical transport in nanomaterials：con-ductivity of 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